大量甲烷化反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种大量甲烷化反应器，解决了现有大量甲烷化反应器内催化反应温度不均，催化剂使用寿命短的问题。技术方案包括进气封头、壳体和出气封头，所述进气封头上设有进气口、出气封头上设有出气口，所述壳体内设有催化剂床层，所述进气封头内设有与进气口连接的气体分布管，所述气体分布管为由上至下直径逐级缩小的变径圆管结构，所述气体分布管的侧管面上均匀开有多个分布孔。本实用新型结构简单、气体分布均匀、避免反应死区和高温区域，且能防止甲烷合成催化剂中毒失活、提高催化剂寿命。
【专利说明】大量甲院化反应器
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种用于煤制天然气的大量甲烷化反应器。
【背景技术】
[0002]随着我国天然气消费量的不断增加，天然气供需缺口逐年扩大。为解决国内天然气的缺口问题，扩大天气然供给，近年来国内开展了多个煤制天然气项目的建设，即以煤为原料通过甲烷化合成生产天然气。煤制天然气项目流程为:煤气化装置生产的粗煤气经CO变换、酸性气体脱除后得到净化气，净化气再经甲烷化反应及干燥后得到满足国家相关标准天然气。
[0003]净化气的主要成分为CC^PH2，其经过脱硫处理进入大量甲烷化反应器在催化剂作用下，反应生成CH4和H20，此反应为强放热反应，催化剂为高镍型，其中镍含量约为50%。该催化剂的起活温度在250°C，最佳活性温度在300-600°C，失活温度大于700°C。由于反应温度的差别，大量甲烷化反应器中催化剂寿命比普通甲烷化反应器中催化剂寿命低2-3年。
[0004]从已运行的情况来看，催化剂失活主要有两种原因:一是催化剂中毒，其中主要毒物为硫化物；另一原因是催化剂床层出现高温，造成催化剂失活甚至烧结。若上游脱硫装置出现问题，进入反应器的合成气硫含量超标，会造成大量甲烷化反应器的催化剂失活，同时若进入反应器的合成气分布不均，部分床层气体浓度低反应强度低则此处区域温度偏低，部分床层气体浓度高反应强度高则此处区域温度过高，甚至超过失活温度造成催化剂失活，综上所述，设置催化剂保护措施和进气均匀分布成为反应器设计的重要方面。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、气体分布均匀、避免反应死区和高温区域，且能防止`甲烷合成催化剂中毒失活、提高催化剂寿命的大量甲烧化反应器。
[0006]技术方案包括进气封头、壳体和出气封头，所述进气封头上设有进气口、出气封头上设有出气口，所述壳体内设有催化剂床层，所述进气封头内设有与进气口连接的气体分布管，所述气体分布管为由上至下直径逐级缩小的变径圆管结构，所述气体分布管的侧管面上均匀开有多个分布孔。
[0007]所述气体分布管的变径圆管结构具体为，由上至下包括三段，上段分布管直径为所述进气口直径的0.9-1倍，高度为所述进气封头高度的0.15-0.2倍，中段分布管直径为进气口直径的0.5-0.6倍，高度为进气封头高度的0.15-0.2倍，下段分布管直径为进气口直径的0.3-0.4倍，高度为进气封头高度的0.15-0.2倍。
[0008]所述分布孔的孔径为25_50mm。
[0009]所述气体分布管的管面上沿轴向均匀布置有多排沿同一圆周分布的分布孔，相邻两排分布孔之间的距离为分布孔孔径的1.84-2.45倍，相邻两孔间距为分布孔孔径的
1.5-2 倍。[0010]所述相邻的任意三个分布孔呈正三角形排列。
[0011 ] 在所述催化剂床层上铺设有脱硫瓷球层。
[0012]所述脱硫瓷球层的厚度为150_200mm。
[0013]本实用新型的气体分布管采用变径圆管形式，在分布管侧面开孔，分布孔均匀分布，可以满足催化剂床层均匀进气的需要，原料气经气体分布器分布后速度趋于一致并均匀进入催化剂床层，床层中原料气浓度分布趋于一致，反应速率趋于一致，温度趋于一致，避免存在反应死区和高温区域；通过在催化剂床层上铺设脱硫瓷球层，利用脱硫瓷球含有的氧化锌可达到脱除原料气中的硫化物以防止甲烷合成催化剂中毒失活的目的；除保护催化剂作用外，脱硫瓷球层还有压紧催化剂以及二次分布原料气的作用，这些措施很大程度提高了大量甲烷化催化剂的寿命。
[0014]本实用新型结构简单、气体分布效果好、避免了反应死区和高温区域的存在，防止催化剂中毒失活，有效提高了甲烷催化剂的寿命，较现有大量甲烷化反应器而言，其甲烷催化剂的寿命可提高10-15%。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的大量甲烷化反应器示意图。
[0016]图2为本实用新型分布器分布孔的布置图。
[0017]其中，1.进气口、2.气体分布管、2.1.上段分布管、2.2.中段分布管、2.3.中段分布管、3.脱硫瓷球层、4.催化剂床层、5.集气环、6.出气口、7.分布孔、8.进气封头、9.壳体、10.出气封头。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明:
[0019]参照图1，本实用新型包括进气封头8、壳体9和出气封头10，所述进气封头8上设有进气口 1、出气封头10上设有出气口 6，所述壳体9内设有催化剂床层4，所述出气封头10内设与出气口 6连接的集气环5，所述进气封头8内设有与进气口 I连接的气体分布管2，所述气体分布管2为由上至下直径逐级缩小的变径圆管结构，本实施例中包括三段布分管，上段分布管2.1直径为所述进气口 I直径的0.9-1倍，高度为所述进气封头8高度的0.15-0.2倍，中段分布管2.2直径为进气口 I直径的0.5-0.6倍，高度为进气封头8高度的
0.15-0.2倍，下段分布管2.3直径为进气口 I直径的0.3-0.4倍，高度为进气封头8高度的
0.15-0.2倍。所述三段分布管的侧管面(即圆管的侧管面)上均匀开有多个孔径为25-50mm的分布孔7。所述分布孔7沿气体分布管2的管面轴向多排均匀布置，每排分布孔7沿同一圆周分布的，相邻两排分布孔7之间的距离为分布孔孔径的1.84-2.45倍，相邻两孔间距为分布孔孔径的1.5-2倍，任意三个分布孔7呈正三角形排列。在所述催化剂床层4上铺设有脱硫瓷球层3，所述脱硫瓷球层的厚度优选为150-200mm，脱硫瓷球的直径优选为25mm。
[0020]原料气经进气口 1、三段的气体分布管2经多个分布孔7分布后速度趋于一致沿水平方向进入进气封头8内，原料气均匀下行穿过脱硫瓷球层3进入催化剂床层4，所述脱硫瓷球层3中脱硫瓷球含有的氧化锌可达到脱除原料气中的硫化物以防止甲烷合成催化剂中毒失活的目的，同时具有再次均匀分布原料的效果，经脱硫和再分布后的原料气进入催化剂床层4，在催化剂床层4内进行甲烷化反应，由于原料气经两次气体分布，因此床层中原料气浓度分布趋于一致，反应速率趋于一致，温度趋于一致，极少存在反应死区和高温区域，反应效果好，提高了催化剂的使用寿命。反应后的合成气进入集气环5最后经出气口 6送出大量甲烷化反应器。
【权利要求】
1.一种大量甲烷化反应器，包括进气封头、壳体和出气封头，所述进气封头上设有进气口、出气封头上设有出气口，所述壳体内设有催化剂床层，其特征在于，所述进气封头内设有与进气口连接的气体分布管，所述气体分布管为由上至下直径逐级缩小的变径圆管结构，所述气体分布管的侧管面上均匀开有多个分布孔。
2.如权利要求1所述的大量甲烷化反应器，其特征在于，所述气体分布管的变径圆管结构具体为，由上至下包括三段，上段分布管直径为所述进气口直径的0.9-1倍，高度为所述进气封头高度的0.15-0.2倍，中段分布管直径为进气口直径的0.5-0.6倍，高度为进气封头高度的0.15-0.2倍，下段分布管直径为进气口直径的0.3-0.4倍，高度为进气封头高度的0.15-0.2倍。
3.如权利要求1所述的大量甲烷化反应器，其特征在于，所述分布孔的孔径为25-50mmo
4.如权利要求3所述的大量甲烷化反应器，其特征在于，所述气体分布管的管面上沿轴向均匀布置有多排沿同一圆周分布的分布孔，相邻两排分布孔之间的距离为分布孔孔径的1.84-2.45倍，相邻两孔间距为分布孔孔径的1.5-2倍。
5.如权利要求4所述的大量甲烷化反应器，其特征在于，所述相邻的任意三个分布孔呈正二角形排列。
6.如权利要求1-5任一项所述的大量甲烷化反应器，其特征在于，在所述催化剂床层上铺设有脱硫瓷球层。
7.如权利要求6所述的大量甲烷化反应器，其特征在于，所述脱硫瓷球层的厚度为150_200mm。
【文档编号】B01J4/00GK203494491SQ201320585948
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】毛俊楠, 晏双华, 卢文新, 李繁荣, 胡四斌, 徐建民, 夏吴 申请人:中国五环工程有限公司